RU2657075C2 - Shrouded pilot liquid tube - Google Patents
Shrouded pilot liquid tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657075C2 RU2657075C2 RU2015151205A RU2015151205A RU2657075C2 RU 2657075 C2 RU2657075 C2 RU 2657075C2 RU 2015151205 A RU2015151205 A RU 2015151205A RU 2015151205 A RU2015151205 A RU 2015151205A RU 2657075 C2 RU2657075 C2 RU 2657075C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starting
- liquid
- fuel
- nozzle
- casing
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 190
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 251
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 15
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 52
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M chlormequat chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCl UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- -1 landfill biogas Substances 0.000 description 2
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005860 Heine reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
- F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/00015—Pilot burners specially adapted for low load or transient conditions, e.g. for increasing stability
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00017—Assembling combustion chamber liners or subparts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Область технического примененияScope of technical application
Настоящее изобретение в целом относится к топливной форсунке газотурбинного агрегата, а в частности к топливной форсунке газовой турбины со съемной жидкостной пусковой трубкой.The present invention generally relates to a fuel nozzle of a gas turbine unit, and in particular to a fuel nozzle of a gas turbine with a removable liquid starting tube.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Газотурбинные агрегаты ("ГТД"), как правило, включают одну или ко топливных форсунок, подающих топливо в камеру сгорания для сжигания. Топливные форсунки включают в себя несколько топливных каналов или топливных трактов, таких как основной топливный канал и канал пускового топлива. Из-за близости топливной форсунки к камере сгорания, трубки жидкого топлива, обеспечивающие жидким топливом пусковой узел (называемый жидкостной пусковой трубкой) топливной форсунки подвергаются воздействию высоких температур во время работы газотурбинного агрегата. В дополнение к потенциалу термического воздействия на компоненты топливной форсунки, длительное воздействие таких высоких температурах приводит к засорению жидкостной пусковой трубки из-за ее закоксования.Gas turbine assemblies (“gas turbine engines”) typically include one or more fuel injectors that supply fuel to the combustion chamber for combustion. Fuel injectors include several fuel channels or fuel paths, such as a main fuel channel and a starting fuel channel. Due to the proximity of the fuel nozzle to the combustion chamber, the liquid fuel tubes providing liquid fuel to the starting unit (called the liquid starting tube) of the fuel nozzle are exposed to high temperatures during operation of the gas turbine unit. In addition to the potential for thermal effects on the components of the fuel injector, prolonged exposure to such high temperatures leads to clogging of the liquid starting tube due to its coking.
В патенте США № App. Pub. 2010/0175382, опубликованном 15 июля 2010 г., Эроглу (Eroglu) описывает показывает горелку газовой турбины. В частности, изобретение Эроглу направлено на создание горелки газовой турбины, которая включаете в себя вихревой генератор, а на выходе из него, а смесительную трубу. Вихревой генератор состоит из по меньшей мере двух стенок, обращенных друг к другу, образующих конусообразную вихревую камеру, и снабжен соплами для впрыска топлива и отверстиями для подачи окислителя в вихревую камеру. Горелка включает в себя эжекторную трубку, простирающуюся вдоль продольной оси вихревого генератора и снабженную боковыми соплами для впрыска топлива в горелку. Оси боковых сопел наклонены относительно оси эжекторной трубки и располагаются вдоль оси горелки.U.S. Pat. No. App. Pub. 2010/0175382, published July 15, 2010, Eroglu (Eroglu) describes shows a gas turbine burner. In particular, the invention of Eroglu is aimed at creating a gas turbine burner, which includes a vortex generator, and at the outlet of it, a mixing pipe. The vortex generator consists of at least two walls facing each other, forming a cone-shaped vortex chamber, and is equipped with nozzles for injecting fuel and holes for supplying an oxidizer to the vortex chamber. The burner includes an ejector tube extending along the longitudinal axis of the vortex generator and equipped with side nozzles for injecting fuel into the burner. The axis of the side nozzles are inclined relative to the axis of the ejector tube and are located along the axis of the burner.
Настоящее изобретение направлено на решение известной проблемы и\или нескольких проблем, описанных автором.The present invention is directed to solving a known problem and / or several problems described by the author.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Описывается жидкостная пусковая трубка. Жидкостная пусковая трубка включает в себя: пусковой жидкостный топливопровод с первым и вторым концами, выполненный для подачи жидкого топлива через жидкостную пусковую трубку; впуск жидкого пускового топлива, имеющий жидкостную связь с пусковым жидкостным топливопроводом на первом конце, и выполненный для образования жидкостной связи с разъемом подачи пускового топлива; сопло жидкого пускового топлива, имеющее жидкостную связь с пусковым жидкостным топливопроводом на втором конце; сопло жидкого пускового топлива, выполненное для распыления жидкого топлива в камеру сгорания. Жидкостная пусковая трубка включает в себя: завихритель, соединенный с пусковым жидкостным топливопроводом и кожух, соединенный с завихрителем; кожух, выполненный для обозначения пределов сопла жидкого пускового топлива.A fluid starter tube is described. A liquid starting tube includes: a starting liquid fuel line with first and second ends, configured to supply liquid fuel through a liquid starting tube; a liquid starting fuel inlet having liquid communication with the starting liquid fuel line at the first end, and configured to form a liquid communication with the starting fuel supply connector; a liquid starting fuel nozzle in fluid communication with a liquid starting fuel line at a second end; a liquid starting fuel nozzle configured to spray liquid fuel into a combustion chamber. The liquid starting tube includes: a swirl connected to the starting liquid fuel line and a casing connected to the swirl; a casing made to indicate the limits of the nozzle liquid starting fuel.
Согласно одному варианту осуществления, жидкостная пусковая трубка включает в себя: пусковой жидкостный топливопровод с первым концом и вторым концом, выполненный для подачи жидкого топлива по жидкостной пусковой трубке; впуск жидкого пускового топлива, имеющий жидкостную связь с пусковым жидкостным топливопроводом на первом конце; впуск жидкого пускового топлива, выполненный для образования жидкостной связи с разъемом подачи пускового топлива. Жидкостная пусковая трубка включает в себя узел кожуха Узел кожуха включает в себя сопряжение трубки, удлинитель, кожух и сопло жидкого пускового топлива. Узел кожуха соединяется с пусковым жидкостным топливопроводом на втором конце через сопряжение трубки. Сопло жидкого пускового топлива имеет жидкостную связь с пусковым жидкостным топливопроводом через удлинитель и выполнено для распыления жидкого топлива в камеру сгорания. Кожух соединен с удлинителем и выполнен для обозначения пределов сопла жидкого пускового топлива.According to one embodiment, the liquid starting tube includes: a liquid starting fuel line with a first end and a second end, configured to supply liquid fuel through the liquid starting tube; a liquid starting fuel inlet having fluid communication with a starting liquid fuel line at a first end; liquid starting fuel inlet configured to form a fluid communication with the starting fuel supply connector. The liquid starting tube includes a casing assembly. The casing assembly includes a tube coupling, an extension, a casing and a liquid starting fuel nozzle. The casing assembly is connected to the starting liquid fuel line at the second end via a pipe interface. The liquid starting fuel nozzle is in fluid communication with the starting liquid fuel line through an extension cord and is configured to spray liquid fuel into the combustion chamber. The casing is connected to the extension cord and is designed to indicate the limits of the nozzle liquid starting fuel.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На РИС. 1 представлено схематическое изображение примерного газотурбинного агрегата.In FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary gas turbine unit.
На РИС. 2 представлена изометрическая проекция одной форсунки, изображенной на РИС. 1.In FIG. 2 is an isometric view of one nozzle shown in FIG. one.
На РИС. 3 представлен вид сбоку с частичным разрезом первой части форсунки, изображенной на РИС. 2.In FIG. 3 shows a side view in partial section of the first part of the nozzle shown in FIG. 2.
На РИС. 4 представлен вид сбоку с частичным разрезом второй части форсунки, изображенной на РИС. 2.In FIG. 4 shows a side view in partial section of the second part of the nozzle shown in FIG. 2.
На РИС. 5 представлена изометрическая проекция жидкостной пусковой трубки, изображенной на РИС. 3 и 4.In FIG. 5 is an isometric view of the liquid launch tube shown in FIG. 3 and 4.
На РИС. 6 представлен вид сбоку с частичным разрезом узла кожуха, изображенного на РИС. 4.In FIG. 6 is a side view, in partial section, of a casing assembly shown in FIG. four.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к топливной форсунке газотурбинного агрегата. В частности, изобретение относится к трубке жидкого топлива (также называемый "эжекторной трубкой") со встроенным наконечником, экранированным от нагрева и потока. Инжекторная трубка снимается с форсунки и представляет собой часть узла пускового топлива.The present invention relates to a fuel nozzle of a gas turbine unit. In particular, the invention relates to a liquid fuel tube (also called an “ejector tube") with a built-in ferrule shielded from heat and flow. The injection tube is removed from the nozzle and is part of the starting fuel assembly.
На РИС. 1 представлено схематическое изображение примерного газотурбинного агрегата. Для ясности и простоты объяснения некоторые из поверхностей были опущены или увеличены (здесь и на других рисунках). В целом газотурбинный агрегат 100 включает в себя: устройство впуска 110, вал 120 (уложенный на несколько подшипниковых узлов 150), компрессор 200, камеру сгорания 300, турбину 400, устройство выпуска 500 и муфту 600 отбора мощности. Компрессор 200 включает в себя один или несколько дисков ротора компрессора в сборе 220. Камера сгорания 300 включает в себя корпус 310 камеры сгорания, одну или несколько форсунок 350, установленных на корпусе 310 камеры сгорания и одну или несколько камер сгорания 390, установленные внутри корпуса 310 камеры сгорания. Турбина 400 включает в себя один или несколько роторных узлов турбины 420.In FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary gas turbine unit. For clarity and ease of explanation, some of the surfaces have been omitted or enlarged (here and in the other figures). In general, a
В процессе эксплуатации воздух поступает в устройство впуска 110 в качестве "рабочей текучей среды" и сжимается посредством компрессора 200. В компрессоре 200 рабочая текучая среда сжимается в кольцевом канале прохождения рядом дисков ротора компрессора в сборе 220. После выхода сжатого воздуха из компрессора 200, он подается в камеру сгорания 300, где распыляется и смешивается с топливом. Воздух и топливо впрыскивается в камеру сгорания 390 форсункой 350 и воспламеняется. После реакции горения, энергия реакции горения топливовоздушной смеси приводит в действие турбину 400 на каждой ступени дисков турбины в сборе 420. Отходящий газ выходит из системы через устройство выпуска 500.During operation, air enters the
Топливо, поданное в камеру сгорания 300, может включать в себя любой известный тип жидкого или газообразного топлива на основе углеводородов. Жидкое топливо представляет собой дизельное топливо, топочный мазут, авиационный керосин, топливо для реактивных двигателей или керосин. В некоторых вариантах осуществления, жидкие топливо также представляет собой газовый конденсат (например, этан, пропан, бутан и т.д.), топливо на основе дистиллятных масел (топливо авиационное для газотурбинных двигателей Джет А-1 (Jet-A)) и бензин. Газообразное топливо включает в себя природный газ. В некоторых вариантах осуществления, газообразное топливо может также включать в себя альтернативные газообразные виды топлива, такие как, сжиженный нефтяной газ (LPG), этилен, биогаз полигонов ТБО, газ сточных вод, аммиака, биогаз, каменноугольный газ, газ из отходов нефтепереработки и т.д. Данный перечень жидких и газообразных видов топлива не является исчерпывающим, а лишь примерным. В общем, любое жидкое или газообразное топливо известное в отрасли техники, к которой относится данное изобретение может подаваться в камеру сгорания 300 через форсунки 350.The fuel supplied to the
Аналогичным образом один или несколько из перечисленных выше компонентов (или их составляющие) изготавливаются из нержавеющей стали и/или прочных высокотемпературных материалов, известных как "жаропрочный сплав". Жаропрочный сплав или высокоэффективный сплав, представляет собой сплав, обладающий высокой механической прочностью и жаропрочностью, хорошей стабильностью свойств поверхности и стойкостью к окислению и коррозии. Жаропрочные сплавы представлены сплавами "Хастеллой", "Инконель", "Васпаллой", "Рене", "Хайнес", "Инколой", "MP98T", "ТМС" и монокристаллическими сплавами CMSX.Similarly, one or more of the above components (or their components) are made of stainless steel and / or durable high-temperature materials, known as "heat-resistant alloy." Heat-resistant alloy or high-performance alloy, is an alloy having high mechanical strength and heat resistance, good stability of surface properties and resistance to oxidation and corrosion. Heat-resistant alloys are represented by Hastella, Inconel, Vaspalla, Rene, Heines, Incola, MP98T, TMS alloys and CMSX single crystal alloys.
На РИС. 2 представлена изометрическая проекция примерной форсунки газотурбинного агрегата, изображенной на РИС. 1. Как показано, форсунка 350 включает в себя: монтажные ручки 351, монтажный фланец 352, разъем 353 камеры сгорания, внешний корпус форсунки 354 и разъем для подачи воздуха, а также узел пускового топлива 370 и узел первичного топлива 360. Монтажные ручки 351 и монтажный фланец 352 облегчают монтаж форсунки 350 в кожух 310 камеры сгорания (РИС. 1).In FIG. 2 is an isometric view of an exemplary nozzle of a gas turbine unit shown in FIG. 1. As shown, the
Разъем 353 камеры сгорания соединяет форсунку 350 с камерой сгорания 390 (РИС. 1). Разъем 353 камеры сгорания включает в себя одну или несколько частей узла пускового топлива 370 и узла первичного топлива 360 в их соответствующих разъемах с камерой сгорания 390. В частности, разъем 353 камеры сгорания включает в себя кольцевой выступ 356, встроенный в узел первичного топлива 360, который затем вдвигается в разъем форсунки камеры сгорания 390.A
Внешний корпус форсунки 354 включает в себя одно или несколько обтекаемых тел, которые подвергаются воздействию рабочей жидкости в камере сгорания 300 во время эксплуатации (РИС. 1). Один или несколько обтекаемых тел обеспечивают упор, экранирование внутренних компонентов, и/или образование внутренних каналов. Одно или несколько обтекаемых тел могут сливаться или оканчиваться в монтажном фланце 352. В соответствии с другим вариантом осуществления, один или несколько обтекаемых тел проходят через монтажный фланец 352 и оканчиваются за монтажным фланцем 352.The outer housing of the
Согласно одному варианту осуществления, и как показано, внешний корпус форсунки 354 включает в себя пусковую направляющую 341, трубки 342 основного газа, основную жидкостную наружную трубку 343, наружную крышку 344 и опорную трубку 349, каждая из которых по отдельности поддерживает и/или защищает внутренние компоненты форсунки 350. Здесь пусковая направляющая 341, трубки 342 основного газ и основная жидкостная наружная трубка 343 экранируют внутренние топливопроводы, в то время как наружная крышка 344 экранирует разъемы корпуса. Кроме того, пусковая направляющая 341, трубки 342 основного газ и/или основная жидкостная наружная трубка 343 образуют внутренний воздушный канал. Опорная трубка 349 показана как опора между распылительным устройством 350 и монтажным фланцем 352, тем не менее, опорная трубка 349 может быть заменена экраном другого внутреннего топливопровода пускового жидкого топлива и сниматься вместе, в зависимости от конкретной конструкции форсунки.According to one embodiment, and as shown, the outer body of the
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления, внешний корпус форсунки 354 может представлять собой единый корпус, выполненный для защиты всех внутренних компонентов форсунки 350. В частности, все топливные и/или воздушные каналы или могут находиться вместе в одном корпусе, который одновременно защищает и поддерживает их, а также поддерживает распылительное устройство 350.In accordance with an alternative embodiment, the outer housing of the
На РИС. 3 и 4 представлен вид сбоку с частичным разрезом первой и второй части форсунки, изображенной на РИС. 2, соответственно. В частности, форсунка 350 представлена как двухтопливная форсунка, выполненная с возможностью подачи пускового топлива и первичного топлива в камеру сгорания 390 (РИС. 1). Например, форсунка 350 включает в себя узел пускового топлива 370 и узел первичного топлива 360. В показанном варианте осуществления, узел пускового топлива 370 и узел первичного топлива 360 в целом имеют трубчатую конфигурацию с внутренней и наружной трубкой, расположенными концентрично вокруг центральной оси 359 форсунки.In FIG. 3 and 4 show a side view with a partial section of the first and second parts of the nozzle shown in FIG. 2, respectively. In particular, the
Здесь, если не указано иное, все ссылки на "вверх по потоку" и "вниз по потоку" представляют собой ссылки на направление потока топлива через форсунку 350 во время эксплуатации. Например, монтажный фланец 352, как правило, находится в положении "вверх по потоку", а разъем 353 камеры сгорания, как правило, в положении "вниз по потоку". Кроме того, ссылки на "вверх по потоку" и "вниз по потоку" являются ссылками относительно центральной оси 359 форсунки.Here, unless otherwise indicated, all references to "upstream" and "downstream" are links to the direction of fuel flow through the
Как показано, форсунка 350 предназначена для приема сжатого воздуха. В частности, форсунка 350 предназначена для приема сжатого воздуха и использования его в реакции горения и для охлаждения. Форсунка 350 включает в себя любой подходящий разъем или разъемы, предназначенные для приема сжатого воздуха. В частности, форсунка 350 может включать в себя первичный воздухозаборник 346, предназначенный для приема сжатого воздуха и использования его в узле первичного топлива 360. Аналогичным образом, форсунка 350 может включать в себя разъем 347 первичного пускового воздуха для подачи первичного воздуха (для реакции горения) в воздуховод 333 первичного пускового воздуха узла пускового топлива 370. Аналогичным образом, пусковой воздухозаборник включает в себя разъем 348 вторичного пускового воздуха для подачи вторичного воздуха (не для реакции горения, а для охлаждения и нагнетания давления) или подачи воздуха в воздуховод 334 вторичного пускового воздуха узла пускового топлива 370 и использования в узле пускового топлива 370.As shown, the
Согласно одному варианту осуществления, первичный воздухозаборник 346 включает в себя несколько радиальных отверстий в форсунке 350 между каждой лопаткой 362 завихрителя и сопутствующими воздушными каналами, ведущими в канал предварительного смешивания 361. Согласно другому варианту осуществления, разъем 347 первичного пускового воздуха включает в себя отверстие в наружной крышке 344, сопровождающее воздушные каналы, ведущие к кольцевому коллектору, питающему воздуховод 333 первичного пускового воздуха. Согласно другому варианту осуществления, разъем 348 вторичного пускового воздуха включает в себя пневматический штуцер прикрепленный к пусковой направляющей 341 и пневматически связанный с кольцевым коллектором, предназначенным для питания воздуховода 334 вторичным пусковым воздухом. Согласно другому варианту осуществления, разъем 348 вторичного пускового воздуха включает в себя пневматический штуцер прикрепленный к монтажному фланцу 352 и пневматически связанный с кольцевым коллектором, предназначенным для питания воздуховода 334 вторичным пусковым воздухом.According to one embodiment, the
Узел первичного топлива 360 включает в себя несколько лопаток 362 завихрителя, внутреннюю камеру предварительного смешивания 363 и наружную камеру предварительного смешивания 364. Лопатки 362 завихрителя принимают первичный воздуха от первичного воздухозаборника 346 и впрыскивают первичное топливо в воздушный поток придавая угловую составляющую потоку (смотрите также РИС.2). Внешняя стенка внутренней камеры предварительного смешивания 363 и внутренняя стенка наружной камеры предварительного смешивания 364 вместе образуют канал предварительного смешивания 361. Канал предварительного смешивания 361 образует начальную стадию реакции горения с низкой теплотой сгорания ("LPC"), рассмотренную ниже. В канале предварительного смешивания 361 осуществляется смешивание первичного топлива и первичного воздуха и направление его в камеру сгорания 390. Кроме того, внутренняя камера предварительного смешивания 363 включает в себя пусковой экран 365 защиты от соударения. Пусковой экран 365 защиты от соударения простирается радиально внутрь от нижнего конца внутренней камеры предварительного смешивания 363.
Узел пускового топлива 370 проиллюстрирован как двухтопливный и включает в себя узел 371 пускового газообразного топлива и узел 372 пускового жидкого топлива. В частности, узел 371 пускового газообразного топлива выполнен для впрыска сжатого воздуха из воздуховода 333 первичного пускового воздуха и газообразного топлива из узла пускового топлива 370 в камеру сгорания 390. Аналогичным образом, узел 372 пускового жидкого топлива выполнен для впрыска сжатого воздуха из воздуховода 334 вторичного пускового воздуха и жидкого топлива из узла пускового топлива 370 в камеру сгорания 390. Например, в показанном варианте осуществления, узел 371 пускового газообразного топлива может осуществлять впрыск в кольцевом режиме предварительно смешанного газообразного топлива, а узел 372 пускового жидкого топлива может осуществлять конусообразное распыление жидкого топлива.The starting
Узел 371 пускового газообразного топлива может представлять собой кольцевой узел, соединенный с форсункой 350 и иметь продольную ось, концентрически расположенную относительно центральной оси 359 форсунки. Как показано, узел 371 пускового газообразного топлива включает в себя кожух 373 пускового газа, кожух 374 вспомогательного воздуха, наконечник 375 пускового первичного воздуха и наконечник 378 пускового газа. Кроме того, узел 371 пускового газообразного топлива может использовать внутреннюю стенку внутренней камеры предварительного смешивания 363.The starting
Внутренняя стенка внутренней камеры предварительного смешивания 363 и наружная стенка кожуха 373 пускового газа образуют воздуховод 333 первичного пускового воздуха. В данной конфигурации, воздуховод 333 первичного пускового воздуха принимает первичный воздух в осевом направлении через разъем 347 первичного пускового воздуха и направляет первичный воздух ниже по потоку с переходом его в воздуховод кольцевой формы. Аналогичным образом, внутренняя стенка кожуха 373 пускового газа и наружная стенка кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха образуют канал 332 пускового газа. Канал 332 пускового газа, как правило, представляет собой кольцевой канал, по которому пусковое газообразное топливо подается в камеру сгорания 390.The inner wall of the
В данной конфигурации, канал 332 пускового газа закрыт наконечником 378 пускового газа. Тем не менее, наконечник 378 пускового газа включает в себя сопло 379 пускового газа. Сопло 379 пускового газа включает в себя несколько каналов, направляющих пусковое газообразное топливо в пусковую зону предварительного смешивания узла пускового топлива 370.In this configuration, the
Аналогичным образом, в этой конфигурации, воздуховод 333 первичного пускового воздух оканчивается наконечником 375 пускового первичного воздуха. Наконечник 375 пускового первичного воздуха включает в себя пусковой наконечник охлаждающего сопла 376 и сопло 377 первичного пускового воздуха. Пусковой наконечник охлаждающего сопла 376 включает в себя несколько каналов, направляющих первичный пусковой воздух на пусковой экран 365 защиты от соударения. Сопло 377 первичного пускового воздуха включает в себя несколько каналов, направляющих сжатый первичный пусковой воздух в пусковую зону предварительного смешивания узла пускового топлива 370. Несмотря на показанную ориентацию различных воздуховодов, наконечников и сопел ориентированы следует понимать, что возможны и другие ориентации. Кроме того, один или несколько компонентов могут быть соединены и/или скомбинированы с другими конструкциями.Similarly, in this configuration, the primary
Узел 372 пускового жидкого топлива может представлять собой цилиндрический узел, соединенный с форсункой 350 и иметь продольную ось, концентрически расположенную относительно центральной оси 359 форсунки. Как показано, узел 372 пускового жидкого топлива включает в себя жидкостную пусковую трубку 380 и кожух 374 подачи вспомогательного воздуха. В данном случае узел 372 пускового жидкого топлива разделяет кожух 374 подачи вспомогательного воздуха с узлом 371 пускового газообразного топлива за счет внутренней стенки кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха. В частности, жидкостная пусковая трубка 380 может располагаться внутри кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха, образуя часть воздуховода 334 вторичного пускового воздуха между жидкостной пусковой трубкой 380 и внутренней стенкой кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха.
Жидкое топливо поданное в узел пускового топлива 370 по жидкостной пусковой трубке 380 распыляется в камеру сгорания 390 соплом 389 жидкого пускового топлива на нижнем конце жидкостной пусковой трубки 380. Сжатый воздух (вторичный воздух или магистральный воздух) из воздуховода 334 вторичного пускового воздуха подается в камеру сгорания 390 наряду с распыленным топливом. Распыленное топливо и сжатый воздух сгорают, образуя диффузионное пламя в камере сгорания 390.Liquid fuel supplied to the starting
Кожух 374 подачи вспомогательного воздуха пневматически соединен с одним концом пусковой направляющей 341, а другим концом с наконечником 378 пускового газа. Кроме того, один конец включает неподвижное соединение (например, пайку, резьбу и т.д.), в то время как другой конец включает разъемное соединение (например, телескопическое соединение), позволяющее относительное смещение в определенных пределах во время эксплуатации между кожухом 374 подачи вспомогательного воздуха и наконечником 378 пускового газа, или любые другие динамические изменения в узле или вокруг узла пускового топлива 370 (например, из-за теплового расширения/сжатия). Кроме того, кожух 374 подачи вспомогательного воздух может быть выполнен с переходом в эффективную проточную площадь ниже по потоку пусковой направляющей 341. Например, кожух 374 подачи вспомогательного воздух в целом может иметь цилиндрическую форму с верхней по потоку частью, имеющей один диаметр и нижней по потоку частью, имеющей второй диаметр, причем второй (т.е. меньший) диаметр, влияющие на эффективную проточную площадь воздуховода 334 вторичного пускового воздуха в кожухе 374 подачи вспомогательного воздуха.The auxiliary
На РИС. 5 представлена изометрическая проекция жидкостной пусковой трубки, изображенной на РИС. 3 и 4. Жидкостная пусковая трубка 380 может представлять собой удлиненный узел, подвижно соединенный с форсункой 350 и имеющий продольную ось, концентрически расположенную относительно центральной оси 359 форсунки. Жидкостная пусковая трубка 380 включает в себя впуск 381 жидкого пускового топлива, пусковой жидкостный топливопровод 382, опору 383 топливопровода и узел 384 кожуха. Например, жидкостная пусковая трубка 380 может вставляться в (и выниматься) пусковую направляющую 341 и соединяться с пусковой направляющей 341 впуском 381 жидкого пускового топлива. Пусковая жидкостная трубка 380 подает топливо из-за пределов форсунки 350 в узел пускового топлива 370 через сопло 389 жидкого пускового топлива.In FIG. 5 is an isometric view of the liquid launch tube shown in FIG. 3 and 4. The
Впуск 381 жидкого пускового топлива включает в себя любой удобный разъем или штуцер для внешней подачи топлива. В частности, впуск 381 жидкого пускового топлива образует жидкостную связь с разъемом подачи пускового топлива и пусковым жидкостным топливопроводом 382. Кроме того, впуск 381 жидкого пускового топлива может быть выполнен съемным с форсунки 350. Например, впуск 381 жидкого пускового топлива может включать в себя стандартный штуцер жидкого топлива, ввинчиваемый или иным образом закрепляемый на монтажном фланце 352. Также, например, впуск 381 жидкого пускового топлива может быть изготовлен из нержавеющей стали NITRONIC 60 или любого другого подходящего материала.The liquid starting
Пусковой жидкостный топливопровод 382 представляет собой любой подходящий топливопровод, такой как стандартной трубопровод жидкого топлива, предназначенный для подачи топлива между впуском жидкого пускового топлива 381 и соплом 389 жидкого пускового топлива. Пусковой жидкостный топливопровод 382 изготавливается из нержавеющей стали Grade 316 L или любого другого подходящего материала. Согласно одному варианту осуществления, пусковой жидкостный топливопровод 382 может быть сегментирован и содержать два или несколько соединенных секций. Например, и как показано, пусковой жидкостный топливопровод 382 может имеет первую, вторую и третью секции, причем первая секция является ближайшей к впуску 381 жидкого пускового топлива. Кроме того, различные секции могут быть сделаны из различных материалов. Например, первая и вторая секции пускового жидкостного топливопровода 382 изготавливаются из нержавеющей стали Grade 316 L или любого другого подходящего материала, а третья секция изготавливается из сплава Alloy 625 или любого другого подходящего термостойкого материала.The starting
Опора 383 топливопровода представляет собой любую подходящую опору или зафиксированную распорную втулку, выполненную для поддержки пускового жидкостного топливопровода 382 внутри канала форсунки 350, и позволяющую проходить вторичному пусковому воздуху во время эксплуатации. В частности, жидкостная пусковая трубка 380 может располагаться внутри пусковой направляющей 341, кожуха 374 подачи вспомогательного воздух и узла 384 кожуха, образуя воздуховод 334 вторичного пускового воздуха между внешней стороной пускового жидкостного топливопровода 382 и внутренней стороной пусковой направляющей 341, кожуха 374 подачи вспомогательного воздух и узла 384 кожуха. Опора 383 топливопровода, следовательно, позиционирует пусковой жидкостный топливопровод 382 (и расширения) и создает канал воздуховода 334 вторичного пускового воздуха. Например, опора 383 топливопровода может быть выполнена в виде радиального корончатого кольца (или «звездообразного кольца") подвижно сопряженная с внутренней стенкой кожуха 374 подачи вспомогательного воздух по внешней окружности опоры 383 топливопровода и жестко сопряженная с пусковым жидкостным топливопроводом 382 по внутренней окружности опоры 383 топливопровода. Кроме того, опора 383 топливопровода может быть изготовлена из нержавеющей стали NITRONIC 60 или любого другого подходящего материала.The
Согласно одному варианту осуществления, опора 383 топливопровода может быть выполнена в виде штуцера или соединения между двумя секциями пускового жидкостного топливопровода 382. Например, и как показано, две секции могут быть вставлены в выровненные прорези на противоположных сторонах опоры 383 топливопровода и спаяны или соединены иным образом в единый блок. Кроме того, опора 383 топливопровода может иметь различные диаметры прорезей, позволяющие соединять трубки с различными наружными диаметрами (НД).According to one embodiment, the
В соответствии с другим вариантом осуществления, опора 383 топливопровода может включать в себя две или несколько опор распределенных вдоль пускового жидкостного топливопровода 382. Например, и как показано на рисунке, где пусковой жидкостный топливопровод 382 имеет первую, вторую и третью секции, опора 383 топливопровода включает в себя первую и вторую опору 383 топливопровода, где первая опора 383 топливопровода соединяет первую и вторую секции пускового жидкостного топливопровода 382, а вторая опора 383 топливопровода соединяет вторую и третью секции пускового жидкостного топливопровода 382. Согласно другому варианту осуществления, одна или несколько опор располагаются на основании и/или добавляются, чтобы изменить, модовую реакцию жидкостной пусковой трубки 380.According to another embodiment, the
На РИС. 6 представлен вид сбоку с частичным разрезом узла кожуха, изображенного на РИС. 4. Узел 384 кожуха включает в себя кожух 385, завихритель 386 и трубчатое сопряжение 387. Узел 384 кожуха может дополнительно включать опору 383 топливопровода внутри кожуха 385. Узел 384 кожуха соединен с пусковым жидкостным топливопроводом 382 трубчатым сопряжением 387, а кожух 385 соединен с завихрителем 386.In FIG. 6 is a side view, in partial section, of a casing assembly shown in FIG. 4. The
Жидкостная пусковая трубка 380 предварительно калибруется перед установкой. В частности, узел 384 кожуха обозначает пределы сопла 389 жидкого пускового топлива, так что заранее заданная эффективная проточная площадь на выходе жидкостной пусковой трубки 380 определяется до установки ее в газотурбинный агрегат 100 и/или форсунку 350. Кроме того, узел 384 кожуха выполнен с возможностью установки и снятия с форсунки 350 как части жидкостной пусковой трубки 380, в то время как форсунка 350 остается установленной в камере сгорания 300. Кроме того, узел 384 кожуха изготовляется из сплава Alloy 625 или любого подходящего термостойкого материала.The
Кожух 385 включает в себя любые подходящие элементы, пригодные для подачи вторичного пускового воздуха, герметизации завихрителя 386 и экранирования сопла 389 жидкого пускового топлива. В частности, кожух 385 сопрягается с верхней по потоку частью воздуховода 334 вторичного пускового воздуха и простирается вдоль оси вниз по потоку за сопло 389 жидкого пускового топлива, тем самым завершая воздуховод 334 вторичного пускового воздуха. Кроме того, кожух 385 простирается вниз по потоку от сопла 377 первичного пускового воздуха в пусковую зону предварительного смешивания, экранирует сопло 389 жидкого пускового топлива от соударения с сжатым воздухом, выходящим из сопла 377 первичного пускового воздуха во время эксплуатации.The
Согласно одному варианту осуществления, кожух 385 имеет в целом цилиндрическую форму, обозначающую, в числе прочего, пределы сопла 389 жидкого пускового топлива. Например, кожух 385 образует трубу круглого сечения, но включающую в себя конусную насадку. Также, например, кожух 385 включает в себя верхнюю по потоку часть, имеющую первый диаметр, и нижнюю по потоку часть, имеющую второй (например, меньший) диаметр. Кроме того, кожух 385 включает в себя промежуточные варианты поперечного сечения. Например, кожух 385 может иметь поперечное сечение (например, диаметр, форму и т.д.), которое изменяется при каждом сопряжении (например, в завихрителе 386, в кожухе 374 подачи вспомогательного воздуха, и т.д.). Кроме того, поперечное сечение переходов между каждым промежуточным вариантом следует ступенчатому, линейному переходу или следовать кривой.According to one embodiment, the
Согласно одному варианту осуществления, кожух 385 может иметь осевую длину, простирающуюся вверх по потоку до завихрителя 386, но не за его пределы. Согласно другому варианту осуществления, кожух 385 простирается вверх по потоку и сопрягается с кожухом 374 подачи вспомогательного воздуха. Согласно еще одному варианту осуществления, кожух 385 простирается вверх по потоку, и за конец, ниже по потоку, кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха. Например, там, где кожух 374 подачи вспомогательного воздуха включает в себя телескопическое соединение с наконечником 378 пускового газа, кожух 385 может простираться вверх по потоку, достаточно перекрывая телескопическое соединение таким образом, что осевое перекрытие места сопряжения 345 между кожухом 374 подачи вспомогательного воздуха и наконечником 378 пускового газа допускает относительное смещение во всех заданных пределах или любые другие динамические изменения во время эксплуатации. Кроме того, например, кожух 385 может простираться вверх по потоку и далеко за место сопряжения между кожухом 374 подачи вспомогательного воздуха и наконечником 378 пускового газа (например, до перехода в эффективную проточную площадь внутри кожуха 374 подачи вспомогательного воздуха).According to one embodiment, the
Согласно одному варианту осуществления, кожух 385 простирается в осевом направлении вниз по потоку за пределы сопла 389 жидкого пускового топлива или иначе сопло 389 жидкого пускового топлива утоплено в кожухе 385. В частности, кожух 385 может простираться между соплом 389 жидкого пускового топлива и местом максимального расширения. Например, место максимального расширения срок может находиться перед камерой сгорания 390. Также, например, место максимального расширения может находиться в месте где распыленное выходным конусом жидкое топливо, поступающее из сопла 389 жидкого пускового топлива не будет попадать на кожух 385. Также, например, место максимального расширения может находиться, там, где 60 градусный конус концентричен пусковому жидкостному топливопроводу 382, а его вершина находится в сопле 389 жидкого пускового топлива и не имеет пересечения и не будет пересекать кожух 385.According to one embodiment, the
Согласно показанному варианту осуществления, узел 384 кожуха может представлять собой интегрированный блок, прикрепленный к концу пускового жидкостного топливопровода 382, отдаленному от впуска 381 жидкого пускового топлива. В частности, узел 384 кожуха дополнительно включает в себя удлинитель 388 и сопло 389 жидкого пускового топлива. Удлинитель 388 представляет собой жидкостный канал, похожий на пусковой жидкостный топливопровод 382, простирающийся между трубчатым сопряжением 387 и соплом 389 жидкого пускового топлива. В данном варианте осуществления, трубчатое сопряжение 387 может иметь жидкостную связь и соединение удлинителя 388 с концом пускового жидкостного топливопровода 382. Кроме того, завихритель 386 соединяется с удлинителем 388 и соединяет кожух 385 с удлинителем 388.According to the shown embodiment, the
Согласно другому варианту осуществления узел 384 кожуха крепится к наружной стенке пускового жидкостного топливопровода 382. В частности, трубчатое сопряжение 387 включает в себя внутреннюю окружность завихрителя 386, которое затем крепится к пусковому жидкостному топливопроводу 382. В этом варианте осуществления пусковой жидкостный топливопровод 382 включает в себя и/или образует сопло 389 жидкого пускового топлива.According to another embodiment, the
Завихритель 386 включает в себя любые подходящие элементы, выполненных для придания вращения вторичному пусковому воздуху, проходящему через кожух 385 во время эксплуатации. В частности, завихритель 386 включает в себя элементы завихрителя, выступающие в канал воздуховода 334 вторичного пускового воздуха и завихряющие сжатый вторичный пусковой поток. Кроме того, элементы завихрителя простираются в радиальном направлении между кожухом 385 и пусковым жидкостным топливопроводом 382 и/или удлинителем 388. Например, завихритель 386 включает в себя винтовые канавками, выступающие в канал воздуховода 334 вторичного пускового воздуха как элементы завихрителя. Также, например, завихритель 386 включает в себя несколько скошенных лопаток, выступающих в канал воздуховода 334 вторичного пускового воздуха как элементы завихрителя. Также, например, элементы завихрителя выполняются с поворотом на 15 градусов, с поворотом на 30 градусов или с поворотом между 15 и 30 градусами к вторичному пусковому воздуху, проходящему вдоль внешней поверхности пускового жидкостного топливопровода 382 во время эксплуатации.The
Согласно одному варианту осуществления, завихритель 386 включает в себя кольцевую матрицу элементов завихрителя. Например, как показано, завихритель 386 включает в себя три винтовых канавки, выровненных в плоскости, перпендикулярной пусковому жидкостному топливопроводу 382. Кроме того, завихритель 386 включает в себя множество кольцеобразных матриц распределенных в осевом направлении вдоль пускового жидкостного топливопровода 382 и/или удлинителя 388. Например, завихритель 386 включает в себя два набора элементов завихрителя в разных местах вдоль оси пускового жидкостного топливопровода 382. В частности, завихритель 386 включает в себя по меньшей мере две кольцевых матрицы элементов завихрителя и по меньшей мере две кольцевых матрицы элементов завихрителя, разнесенные друг от друга таким образом, чтобы обеспечить конструкционную основу крепления кожуха 385 к пусковому жидкостному топливопроводу 382 и/или удлинителю 388. Таким образом, согласно одному варианту осуществления, показанная опора 383 топливопровода может заменяться вторым завихрителем 386.According to one embodiment,
Кроме того, каждая кольцевая матрица элементов завихрителя выполняется для создания различного влияния на поток. Например, каждая кольцевая матрица из скошенных лопаток может иметь различные углы атаки относительно потока воздуха, или каждая кольцевая матрица из винтовых канавок может иметь различный шаг. Также, например, и как показано, там, где есть две кольцевых матрицы элементов завихрителя, верхняя по потоку матрица может иметь больший диаметр, чем нижняя по потоку матрица.In addition, each annular matrix of swirler elements is performed to create a different effect on the flow. For example, each annular matrix of beveled blades may have different angles of attack relative to the air flow, or each annular matrix of helical grooves may have a different pitch. Also, for example, and as shown, where there are two annular matrices of swirl elements, the upstream matrix may have a larger diameter than the downstream matrix.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Настоящее изобретение в целом относится к топливным форсункам газовых турбин и газотурбинным агрегатам, имеющим топливные форсунки. Описанные варианты осуществления изобретения не имеют ограничений в использовании совместно с определенным типом газотурбинного агрегата и могут применяться в стационарных или передвижных газотурбинных агрегатах, или их вариантах. Газотурбинные агрегаты и их компоненты используются в большинстве отраслей промышленности, таких как, но не ограничиваясь, нефтяная и газовая промышленность (в том числе транспортировка, сбор, хранение, извлечение и подъем нефти и природного газа), производство электроэнергии, комбинированное производство тепловой и электрической энергии, аэрокосмическая отрасль и другие транспортные отрасли.The present invention generally relates to fuel nozzles of gas turbines and gas turbine assemblies having fuel nozzles. The described embodiments of the invention have no restrictions on their use in conjunction with a particular type of gas turbine unit and can be used in stationary or mobile gas turbine units, or their variants. Gas turbine units and their components are used in most industries, such as, but not limited to, the oil and gas industry (including transportation, collection, storage, extraction and recovery of oil and natural gas), electricity production, combined heat and power generation , aerospace and other transportation industries.
Как правило, варианты осуществления описанной жидкостной пусковой трубки с кожухом применимы к использованию, эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и усовершенствованию газотурбинных агрегатов и могут использоваться для повышения производительности и эффективности, уменьшения затрат на техническое обслуживание и ремонт. Кроме того, варианты осуществления описанной жидкостной пусковой трубки с кожухом применимы на любой стадии срока службы газотурбинного агрегата, начиная от проектирования, создания прототипа, первого производства и далее до конца срока службы. Соответственно, жидкостная пусковая трубка с кожухом может быть использована при модификации или усовершенствовании существующего газотурбинного агрегата в качестве превентивной меры или как реакция на некое событие. Это особенно верно поскольку описанная здесь жидкостная пусковая трубка с кожухом устанавливается в форсунку, имеющую идентичные сопряжения с взаимозаменяемой форсункой более раннего типа.As a rule, embodiments of the described liquid starting tube with a casing are applicable to the use, operation, maintenance, repair and improvement of gas turbine units and can be used to increase productivity and efficiency, reduce the cost of maintenance and repair. In addition, embodiments of the described liquid starting tube with a casing are applicable at any stage of the life of a gas turbine unit, from design, prototyping, first production to the end of the service life. Accordingly, a liquid launch tube with a casing can be used when modifying or improving an existing gas turbine unit as a preventive measure or as a reaction to an event. This is especially true since the liquid starting tube described herein is fitted with a housing in a nozzle having identical interfaces to an interchangeable nozzle of an earlier type.
В этом варианте осуществления, форсунка выполнена для камер сгорания с системой сухого подавления вредных выбросов ("DLE") - т.е. без добавки воды в реакцию горения. В частности, узел первичного топлива 360 выполнен для реакции горения с низкой теплотой сгорания ("LPC") первичного топлива. LPC используется для уменьшения выбросов оксидов азота (NOx). В форсунках с предварительным смешиванием обедненной смеси, топливо и воздух тщательно смешиваются в начальной стадии вверх по потоку от камеры сгорания, в результате чего получается однородная, обедненная, несгоревшая топливовоздушная смесь, который затем впрыскивается в камеру сгорания. Кроме того, узел первичного топлива может быть выполнен для работы на жидком и/или газообразном топливе.In this embodiment, the nozzle is designed for combustion chambers with a dry emission control system ("DLE") - i.e. without adding water to the combustion reaction. In particular, the
Кроме того, узел пускового топлива выполнен с возможностью раздельного сжигания пускового топлива, например, с помощью диффузионного пламени. Диффузионные пламя представляет собой пламя, которые образуется при одновременном смешении топлива и воздуха и их сгорания в камере сгорания, без предварительного смешивания на начальной стадии. Диффузионные пламя имеет более высокую температуру, чем пламя после предварительно перемешанной смеси, и может служить в качестве локализованного горячего пламени, стабилизирующего процесс горения и предотвращающего срыв пламени при работе с обедненной смесью. Кроме того, узел пускового топлива может быть выполнен для работы на жидком и/или газообразном топливе.In addition, the starting fuel assembly is configured to separately burn the starting fuel, for example, using a diffusion flame. Diffusion flame is a flame that is formed by the simultaneous mixing of fuel and air and their combustion in the combustion chamber, without preliminary mixing at the initial stage. The diffusion flame has a higher temperature than the flame after the premixed mixture, and can serve as a localized hot flame, stabilizing the combustion process and preventing flame failure during operation with the lean mixture. In addition, the starting fuel assembly may be configured to operate on liquid and / or gaseous fuel.
Жидкостная пусковая трубка с кожухом вдвигается в форсунку, а кожух или узел кожуха прикрепляется. В частности, жидкостная пусковая трубка ("эжекторная трубка") вставляется в (или вынимается из) в корпус форсунки как пусковая направляющая и закрепляется на месте (или разблокируется). В данной конфигурации жидкостная пусковая трубка калибруется перед установкой. В частности, кожух или узел кожуха заранее выполняется с эффективной проточной площадью или профилем потока выходящим из узла пускового жидкого топлива после установки и в процессе эксплуатации. Например, вместо установки эжекторной трубки и регулировки форсунки, эффективная проточная площадь или профиль потока устанавливаются и/или определяются на калибровочном стенде или приспособлении, поскольку кожух и, тем самым, выход сжатого воздуха имеется в наличии и может быть зафиксирован. Другими словами, благодаря жидкостной пусковой трубке с кожухом, граничные условия, по существу, присутствуют до ее установки.A fluid starter tube with a housing slides into the nozzle, and a housing or housing assembly is attached. In particular, a liquid launch tube (“ejector tube”) is inserted into (or removed from) the nozzle body as a launch guide and secured in place (or unlocked). In this configuration, the fluid starter tube is calibrated before installation. In particular, the casing or casing assembly is preformed with an effective flow area or flow profile exiting the starting liquid fuel assembly after installation and during operation. For example, instead of installing an ejector tube and adjusting the nozzle, the effective flow area or flow profile is installed and / or determined on a calibration bench or fixture, since a casing and thereby the compressed air outlet are available and can be fixed. In other words, thanks to the liquid starting tube with the casing, boundary conditions are essentially present prior to installation.
Это удобно при балансировке сжатого воздуха выходящего из нескольких форсунок. В частности, камера сгорания с несколькими форсунками, может питать несколько форсунок сжатым воздухом от одного источника. Кроме того, подача воздуха может иметь ограниченный статический напор, существующий за граничными условиями на выходе узла пускового жидкого топлива. Например, конечная воздушная ступень может охлаждаться и запитываться вторичным воздухом.This is convenient when balancing compressed air leaving several nozzles. In particular, a combustion chamber with several nozzles can supply several nozzles with compressed air from a single source. In addition, the air supply may have a limited static pressure existing beyond the boundary conditions at the outlet of the starting liquid fuel assembly. For example, the final air stage can be cooled and fed with secondary air.
Если одна или несколько форсунок не сбалансированы с другими форсунками, то затрагивается "объем" доступного сжатого воздух, влияя таким образом на сжатый воздух, доступный для других форсунок. При предварительной калибровке жидкостной пусковой трубки перед установкой, изобретатели отметили улучшение балансировки сжатого воздуха. выходящего из нескольких форсунок. Например, как описано здесь, форсунка с жидкостной пусковой трубкой с кожухом, дает установленный допуск от 2 до 5% от номинального расхода. Также, например, камера сгорания, использующая форсунки с жидкостной пусковой трубкой с кожухом дает изменение потока от 2 до 5% между форсунками.If one or more nozzles are not balanced with other nozzles, then the “volume” of available compressed air is affected, thereby affecting the compressed air available for other nozzles. When pre-calibrating the liquid starting tube before installation, the inventors noted an improvement in the balancing of compressed air. coming out of several nozzles. For example, as described here, a nozzle with a liquid starting tube with a casing provides an established tolerance of 2 to 5% of the nominal flow rate. Also, for example, a combustion chamber using nozzles with a liquid starting tube with a casing gives a flow change of 2 to 5% between the nozzles.
В процессе эксплуатации жидкостная пусковая трубка экранирует узел пускового жидкого топлива от узла пускового газообразного топлива. В частности, кожух экранирует сопло жидкого пускового топлива и пусковой жидкостный топливопровод или удлинитель от горячего сжатого воздуха, выходящего из воздуховода первичного пускового воздуха. Например, кожух отсекать струю сжатого воздуха, выходящую из сопла первичного пускового воздуха, от прямого или косвенного соударения. Как обсуждалось выше, сопло жидкого пускового топлива может быть значительно утоплено (ограниченное конусом распыленного топлива). Предпочтительным является сочетание экранирования с охлажденным сжатым вторичным воздухом, позволяющее значительно уменьшить теплопередачу в пусковой жидкостный топливопровод и замедлить коксование.During operation, the liquid starting tube shields the starting liquid fuel assembly from the starting gaseous fuel assembly. In particular, the casing shields the liquid starting fuel nozzle and the starting liquid fuel line or extension cord from hot compressed air leaving the primary starting air duct. For example, the casing to cut off the stream of compressed air leaving the nozzle of the primary starting air from direct or indirect impact. As discussed above, the liquid starting fuel nozzle can be significantly recessed (limited by the atomized fuel cone). It is preferable to combine shielding with cooled compressed secondary air, which can significantly reduce heat transfer to the starting liquid fuel line and slow down coking.
В процессе эксплуатации жидкостная пусковая трубка с кожухом помогает герметизации канала воздуховода вторичного пускового воздуха от канала пускового газа. Как обсуждалось выше, кожух простирается вверх по потоку и перекрывает телескопическое соединение, такое как место сопряжения между кожухом подачи вспомогательного воздух и наконечником пускового газа, в достаточной степени, чтобы продолжить перекрытие при любых других динамических изменениях во время эксплуатации Это перекрытие разъема динамически соединенных компонентов является полезным, так как создает более извилистый путь между соседними потоками и повышает герметичность динамического соединения.During operation, a liquid starting tube with a casing helps seal the duct channel of the secondary starting air from the starting gas channel. As discussed above, the casing extends upstream and overlaps the telescopic connection, such as the interface between the secondary air casing and the starting gas tip, enough to continue overlapping with any other dynamic changes during operation. This overlap of the dynamically connected component connector is useful because it creates a more winding path between adjacent flows and increases the tightness of the dynamic connection.
Предшествующее подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения объема изобретения или объема применения и использования настоящего изобретения. Описанные варианты осуществления изобретения не имеют ограничений в использовании совместно с определенным типом газотурбинного агрегата. Следовательно, хотя настоящее изобретение для удобства объяснения изображает и описывает конкретное воплощение в стационарном газотурбинном агрегате, следует понимать, что оно может быть реализовано с различными другими типами газотурбинных агрегатов и различными другими системами и условиями. Кроме того, не существует никакого намерения связать его с какой-либо теорией, представленной в любом предшествующем разделе. Следует также понимать, что иллюстрации могут включать преувеличенные размеры и графическое представление, чтобы лучше проиллюстрировать представленные ссылочные позиции, и не рассматриваются как ограничивающие объем изобретения, если иное не указано в качестве таковых.The foregoing detailed description is illustrative only and is not intended to limit the scope of the invention or the scope and application of the present invention. The described embodiments of the invention do not have limitations in use with a particular type of gas turbine unit. Therefore, although the present invention depicts and describes a specific embodiment in a stationary gas turbine unit for ease of explanation, it should be understood that it can be implemented with various other types of gas turbine units and various other systems and conditions. In addition, there is no intention to relate it to any theory presented in any previous section. It should also be understood that the illustrations may include exaggerated sizes and graphic representations in order to better illustrate the presented reference position, and are not considered as limiting the scope of the invention, unless otherwise indicated as such.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/893,180 | 2013-05-13 | ||
US13/893,180 US9371998B2 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Shrouded pilot liquid tube |
PCT/US2014/036536 WO2014186150A1 (en) | 2013-05-13 | 2014-05-02 | Shrouded pilot liquid tube |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015151205A RU2015151205A (en) | 2017-06-05 |
RU2015151205A3 RU2015151205A3 (en) | 2018-04-03 |
RU2657075C2 true RU2657075C2 (en) | 2018-06-08 |
Family
ID=51864102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015151205A RU2657075C2 (en) | 2013-05-13 | 2014-05-02 | Shrouded pilot liquid tube |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9371998B2 (en) |
CN (1) | CN105229279B (en) |
RU (1) | RU2657075C2 (en) |
WO (1) | WO2014186150A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014081334A1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | General Electric Company | Anti-coking liquid fuel cartridge |
EP3209940A1 (en) * | 2014-10-23 | 2017-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Flexible fuel combustion system for turbine engines |
US10054093B2 (en) * | 2016-01-05 | 2018-08-21 | Solar Turbines Incorporated | Fuel injector with a center body assembly for liquid prefilm injection |
US10274201B2 (en) * | 2016-01-05 | 2019-04-30 | Solar Turbines Incorporated | Fuel injector with dual main fuel injection |
US10948188B2 (en) * | 2018-12-12 | 2021-03-16 | Solar Turbines Incorporated | Fuel injector with perforated plate |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080083229A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | General Electric Company | Combustor nozzle for a fuel-flexible combustion system |
US20090107147A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | James Scott Piper | Gas turbine fuel injector with removable pilot liquid tube |
US20100319350A1 (en) * | 2009-06-23 | 2010-12-23 | Landry Kyle L | Flashback Resistant Fuel Injection System |
RU2426030C2 (en) * | 2006-04-26 | 2011-08-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | ASSEMBLY OF BURNERS WITH ULTRALOW NOx EMISSION |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6540162B1 (en) | 2000-06-28 | 2003-04-01 | General Electric Company | Methods and apparatus for decreasing combustor emissions with spray bar assembly |
EP1389713A1 (en) * | 2002-08-12 | 2004-02-18 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Premixed exit ring pilot burner |
US6886346B2 (en) * | 2003-08-20 | 2005-05-03 | Power Systems Mfg., Llc | Gas turbine fuel pilot nozzle |
US7762073B2 (en) * | 2006-03-01 | 2010-07-27 | General Electric Company | Pilot mixer for mixer assembly of a gas turbine engine combustor having a primary fuel injector and a plurality of secondary fuel injection ports |
US7762070B2 (en) | 2006-05-11 | 2010-07-27 | Siemens Energy, Inc. | Pilot nozzle heat shield having internal turbulators |
US8166763B2 (en) | 2006-09-14 | 2012-05-01 | Solar Turbines Inc. | Gas turbine fuel injector with a removable pilot assembly |
US8607571B2 (en) * | 2009-09-18 | 2013-12-17 | Delavan Inc | Lean burn injectors having a main fuel circuit and one of multiple pilot fuel circuits with prefiliming air-blast atomizers |
GB0812905D0 (en) | 2008-07-16 | 2008-08-20 | Rolls Royce Plc | Fuel injection system |
ES2576651T3 (en) | 2009-01-15 | 2016-07-08 | Alstom Technology Ltd | Burner of a gas turbine |
US8555646B2 (en) * | 2009-01-27 | 2013-10-15 | General Electric Company | Annular fuel and air co-flow premixer |
EP2362148A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel injector and swirler assembly with lobed mixer |
EP2420729A1 (en) | 2010-08-18 | 2012-02-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel nozzle |
US8850822B2 (en) * | 2011-01-24 | 2014-10-07 | General Electric Company | System for pre-mixing in a fuel nozzle |
EP2489939A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion chamber with a wall section and a brim element |
-
2013
- 2013-05-13 US US13/893,180 patent/US9371998B2/en active Active
-
2014
- 2014-05-02 RU RU2015151205A patent/RU2657075C2/en active
- 2014-05-02 WO PCT/US2014/036536 patent/WO2014186150A1/en active Application Filing
- 2014-05-02 CN CN201480027921.5A patent/CN105229279B/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2426030C2 (en) * | 2006-04-26 | 2011-08-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | ASSEMBLY OF BURNERS WITH ULTRALOW NOx EMISSION |
US20080083229A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-10 | General Electric Company | Combustor nozzle for a fuel-flexible combustion system |
US20090107147A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | James Scott Piper | Gas turbine fuel injector with removable pilot liquid tube |
US20100319350A1 (en) * | 2009-06-23 | 2010-12-23 | Landry Kyle L | Flashback Resistant Fuel Injection System |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015151205A3 (en) | 2018-04-03 |
WO2014186150A1 (en) | 2014-11-20 |
CN105229279A (en) | 2016-01-06 |
US20140332603A1 (en) | 2014-11-13 |
CN105229279B (en) | 2017-10-27 |
RU2015151205A (en) | 2017-06-05 |
US9371998B2 (en) | 2016-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2532968B1 (en) | Integrated late lean injection on a combustion liner and late lean injection sleeve assembly | |
US7757491B2 (en) | Fuel nozzle for a gas turbine engine and method for fabricating the same | |
US8904798B2 (en) | Combustor | |
US10502426B2 (en) | Dual fuel injectors and methods of use in gas turbine combustor | |
RU2632073C2 (en) | Fuel injection unit and device, containing fuel injection unit | |
JP6196868B2 (en) | Fuel nozzle and its assembly method | |
US7908863B2 (en) | Fuel nozzle for a gas turbine engine and method for fabricating the same | |
EP3341656B1 (en) | Fuel nozzle assembly for a gas turbine | |
US20150159877A1 (en) | Late lean injection manifold mixing system | |
RU2657075C2 (en) | Shrouded pilot liquid tube | |
JP2006112776A (en) | Low-cost dual-fuel combustor and related method | |
US9182124B2 (en) | Gas turbine and fuel injector for the same | |
US11248794B2 (en) | Fluid mixing apparatus using liquid fuel and high- and low-pressure fluid streams | |
US10612784B2 (en) | Nozzle assembly for a dual-fuel fuel nozzle | |
RU2672205C2 (en) | Gas turbine engine with fuel injector equipped with inner heat shield | |
US20180340689A1 (en) | Low Profile Axially Staged Fuel Injector | |
EP3376109B1 (en) | Dual-fuel fuel nozzle with liquid fuel tip | |
US10612775B2 (en) | Dual-fuel fuel nozzle with air shield | |
EP2592349A2 (en) | Combustor and method for supplying fuel to a combustor | |
US10663171B2 (en) | Dual-fuel fuel nozzle with gas and liquid fuel capability | |
US10955141B2 (en) | Dual-fuel fuel nozzle with gas and liquid fuel capability | |
US10746101B2 (en) | Annular fuel manifold with a deflector | |
US20130152594A1 (en) | Gas turbine and fuel injector for the same |